Question

2．鄰苯二甲酸酯類是最常見的塑化劑，實(shí)驗(yàn)室制備鄰苯二甲酸二丁酯的反應(yīng)原理如下，其中n-C₄H₉OH表示正丁醇．

已知：（1）上述反應(yīng)的第一步進(jìn)行得迅速而完全，第二步反應(yīng)可逆，較難進(jìn)行．
（2）有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)如下表所示：

物質(zhì)	性質(zhì)（沸點(diǎn)及分解溫度均為101kPa測(cè)得）
鄰苯二甲酸酐 （M=148g/mol）	白色針狀晶體．不溶于冷水，溶于熱水及有機(jī)溶劑． 密度1.53g/cm3，沸點(diǎn)295℃．
正丁醇（M=74g/mol）	無色液體．微溶于水，溶于有機(jī)溶劑．密度0.81g/cm3，沸點(diǎn)117.7℃．可與水形成二元共沸物（沸點(diǎn)92.7℃）．
鄰苯二甲酸二丁酯 （M=278g/mol）	無色油狀液體．難溶于水，溶于有機(jī)溶劑．密度1.49g/cm3，沸點(diǎn)340℃．酸性條件下180℃以上易發(fā)生分解．

實(shí)驗(yàn)步驟：裝置圖如1圖所示，夾持裝置、加熱裝置均略去．

（Ⅰ）制備粗產(chǎn)品：在三頸燒瓶側(cè)口插入溫度計(jì)，另一側(cè)口連接分水器與冷凝管，從中間口先加入3g（0.02mol）鄰苯二甲酸酐及幾粒沸石，在振搖下緩慢加入6.5mL（0.07mol）正丁醇和0.1mL濃硫酸的混合液．安裝攪拌裝置．在分水器中加入正丁醇至支管平齊．緩慢升溫，使混合物微沸，至瓶?jī)?nèi)固體完全消失．繼續(xù)回流，分水器中有小液滴沉入底部，當(dāng)溫度升到140℃時(shí)便可停止加熱．
（Ⅱ）粗產(chǎn)品純化：當(dāng)反應(yīng)液冷卻到70℃以下時(shí)，將混合液轉(zhuǎn)入分液漏斗，加入10mL 5% Na₂CO₃溶液洗滌，有機(jī)層用15mL溫?zé)岬娘柡褪雏}水洗滌2～3次，至有機(jī)層呈中性，分離出的油狀物，用無水硫酸鎂干燥，除去干燥劑．有機(jī)層先蒸去過量的正丁醇，最后在抽氣泵的減壓下蒸餾，收集180～190℃的餾分即得產(chǎn)品，稱量質(zhì)量．回答下列問題：
（1）儀器e的名稱蒸餾燒瓶，濃硫酸的作用是催化劑，吸水劑抽氣泵的作用是可降低有機(jī)物的沸點(diǎn)，可以防止有機(jī)物脫水碳化，提高產(chǎn)物的純度．
（2）制備裝置中冷凝水的流向與冷凝管中蒸汽的流向相同，制備過程中反應(yīng)進(jìn)行到終點(diǎn)的標(biāo)志是分水器中的水位不再發(fā)生變化．
（3）產(chǎn)品純化過程中，加入Na₂CO₃溶液的目的是將硫酸和轉(zhuǎn)變成鹽，從而與產(chǎn)物分離，該操作是否可改用NaOH溶液？否（填“是”或“否”），原因是；氫氧化鈉堿性太強(qiáng)，能使鄰苯二甲酸二丁酯發(fā)生水解；．加入食鹽水洗滌一方面是防止有機(jī)物發(fā)生乳化而不利于分層，另一方面是為了降低鄰苯二甲酸二丁酯的溶解度．
（4）實(shí)驗(yàn)中還可采用薄層色譜法（原理和操作與紙層析類同）跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，分別在反應(yīng)開始后的不同時(shí)間，用毛細(xì)管從三頸燒瓶中取樣、點(diǎn)樣、薄層色譜展開后在紫外燈照射下（含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可顯色）斑點(diǎn)如圖2．你認(rèn)為不可能出現(xiàn)的情況是D．
A．開始   B．30min   C．60min   D．90min．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)裝置圖和儀器的用途分析回答儀器名稱；濃硫酸在反應(yīng)中起到催化作用，吸水劑；用減壓蒸餾的目的是減壓蒸餾可降低有機(jī)物的沸點(diǎn)；
（2）冷凝管應(yīng)從下口進(jìn)水，上口出水；根據(jù)分水器中的水位不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)結(jié)束；
（3）碳酸鈉溶液洗滌的目的是用碳酸鈉除去酯中的硫酸和；根據(jù)氫氧化鈉堿性較強(qiáng)，能使鄰苯二甲酸二丁酯發(fā)生水解；鄰苯二甲酸二丁酯在鹽溶液中溶解度會(huì)降低；
（4）對(duì)照?qǐng)D上的斑點(diǎn)分析，可以知道，反應(yīng)開始時(shí)圖上的斑點(diǎn)是反應(yīng)物，由此可推知，回流30min、60min時(shí)的圖上，下面的斑點(diǎn)為反應(yīng)物，上面的斑點(diǎn)為生成物，90min時(shí)則圖上的斑點(diǎn)是生成物，而反應(yīng)物基本上無剩余，但不會(huì)消失；

解答 解：（1）蒸餾時(shí)使用的儀器e的名稱蒸餾燒瓶；濃硫酸在反應(yīng)中起到催化作用，吸水劑，加快化學(xué)反應(yīng)速率，促使平衡正向移動(dòng)；用減壓蒸餾的目的是減壓蒸餾可降低有機(jī)物的沸點(diǎn)，可以防止有機(jī)物脫水碳化，提高產(chǎn)物的純度；
故答案為：蒸餾燒瓶；催化劑，吸水劑；可降低有機(jī)物的沸點(diǎn)，可以防止有機(jī)物脫水碳化，提高產(chǎn)物的純度；
（2）冷凝管應(yīng)從下口進(jìn)水，上口出水，則制備裝置中冷凝水的流向與冷凝管中蒸汽的流向相同，根據(jù)分水器中的水位不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)結(jié)束；
故答案為：相同；分水器中的水位不再發(fā)生變化；
（3）產(chǎn)品純化過程中，加入Na₂CO₃溶液的目的是使硫酸和轉(zhuǎn)變成鹽，從而與產(chǎn)物分離；氫氧化鈉堿性太強(qiáng)，能使鄰苯二甲酸二丁酯發(fā)生水解；鄰苯二甲酸二丁酯在鹽溶液中溶解度會(huì)降低，所以加入食鹽水洗滌一方面是防止有機(jī)物發(fā)生乳化而不利于分層，另一方面是為了降低鄰苯二甲酸二丁酯的溶解度；
故答案為：將硫酸和轉(zhuǎn)變成鹽，從而與產(chǎn)物分離；否；氫氧化鈉堿性太強(qiáng)，能使鄰苯二甲酸二丁酯發(fā)生水解；降低鄰苯二甲酸二丁酯的溶解度；
（4）對(duì)照?qǐng)D上的斑點(diǎn)分析，可以知道，反應(yīng)開始時(shí)圖上的斑點(diǎn)是反應(yīng)物，由此可推知，回流30min、60min時(shí)的圖上，下面的斑點(diǎn)為反應(yīng)物，上面的斑點(diǎn)為生成物，90min時(shí)則圖上的斑點(diǎn)是生成物，而反應(yīng)物基本上無剩余，但不會(huì)消失，因此，不可能出現(xiàn)的情況是D；
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 本題以物質(zhì)的制備為背景，考查蒸餾、分液等基本操作，掌握實(shí)驗(yàn)操作的要求和實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，難度較大．